解读致钛SSD、3D NAND的故事

作为国产存储行业的佼佼者，长江存储近两年凭借在3D NAND闪存领域的突飞猛进，引发普遍关注，尤其是独创了全新的Xtacking闪存架构，最近还打造了首个消费级SSD品牌"致钛"。   今天，长江存储产品工程与测试工程处副总裁陈轶做了一次官方科普，详细解读了致钛SSD、3D NAND的故事。  

首先值得一提的是，长江存储公司注册成立于2016年，但其实早在2014年，武汉新芯就已开始研发3D NAND，所以长江存储的历史已经有六年。   产品方面，长江存储的致钛系列SSD首批有两款产品，其中SC001写入寿命170-680TBW不等，PC005则是200-640TBW不等。   从参数上看，致钛系列的写入寿命相比同类产品一点也不短，甚至比很多还要更长，而产品所做的测试认证也是完全基于行业标准进行。  

SSD的写入寿命取决于多个方面，比如闪存质量、固件算法等。   致钛系列的算法是业界通用的，不过写入放大是需要颗粒来承载的，而长江存储的Xtacking架构确实可以间接帮助提高写入寿命。   这是因为，Xtacking架构将闪存阵列的工艺和CMOS逻辑器件工艺分割隔离，从这一程度上讲，利用Xtacking技术可以更容易地调整优化闪存阵列的工艺，寿命也相对会更长一些。   另外，长江存储的磨损均衡管理同业界使用的方法是一致的，失效模型(defect modeling)同业界其他友商也是相当的，在有些方面甚至还可能更好一些。长江存储会使用冗余度更低的方法来进行坏块管理，而冗余度降低了，写入寿命自然也就提高一些。   未来规划方面，PCIe 4.0方兴未艾，长江存储也在积极筹备，不过因为PCle 4.0还比较新，长江存储会考虑推出低中高端不同系列的产品，会有性能、价格上的分割，并尽量降低功耗。  

说到3D NAND闪存，如今全球各大闪存厂商都在堆叠更多的层数，美光最近就官宣了176层，长江存储也做到了128层。   3D NAND的容量有几个指标，一是看芯片里有多少块(block)，二是看每个块里面有多少闪存晶体管，而层数多了，自然就能让一个块内的容量变大。   不过，并不是层数多了，整体容量就一定变大，因为可以同时设计更多或者更少的块。长江存储每一个块的容量就比业界其他产品多50％左右。   另外，每一层闪存的容量也没有统一标准，只能说大致统一，所以不同厂商的堆叠层数没有直接可比性。

其实，3D NAND层数的堆叠也面临一些挑战，比如随着层数的增加，越来越难以达到孔所需要的长宽比，早先预计只能到100层左右，现在已经大大突破了这个仅限，但是难度也越来越高。   这就像半导体工艺，7nm、5nm在十多年前是几乎不可想象的，但现在已经实现，3nm、2nm也在不断取得重大突破，但挑战难度是指数级增加的。   利用更好的设备、更好的工艺调校能力，长江存储最终达到了128层闪存，而未来达到256层、300层、500层都是有可能的。   当然，3D NAND也不可能进行无限堆叠，基于目前的堆叠方式，预计极限大概在500层左右，但届时肯定能找到全新的方法、设备或是理论，突破到500层以上也是很有可能的。    

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